Технология ремонта рабочих органов почвообрабатывающих машин

 ВВЕДЕНИЕ

Ремонт машин существует со времени создания их парка как  объективная необходимость приведение машин в исправное состояние  в перерывах между использованием по назначению. Ремонт состоит в  устранении неисправностей и восстановлении ресурса машин, а главная задача ремонтного производства заключается  в экономически эффективном восстановлении надежности машин в результате наиболее полного  использования остаточной долговечности их деталей [6].

Восстановление изношенных деталей позволяет повторно, иногда многократно, использовать исчерпавшие  ресурс детали и сборочные единицы.

Технико-экономические показатели ряда сельскохозяйственных машин все  еще очень низки из-за малых  сроков службы и плохой работоспособности  ответственных деталей (особенно рабочих  органов), вынужденных простоев при  их периодических заменах, затрат дополнительных средств на восстановление деталей  и так далее. В наибольшей степени  такими недостатками страдают почвообрабатывающие  машины и орудия, выполняющие очень  большой объем работ в сельскохозяйственном производстве[6].

Быстрый износ режущих  элементов плужных лемехов, лап  культиваторов и других почвообрабатывающих  машин и орудии препятствуют повышению  производительности труда в сельском хозяйстве.

Повышение качества ремонта  машин при одновременном снижении его себестоимости – главная  проблема ремонтного производства. В  структуре себестоимости капитального ремонта машин 60…70 % затрат приходятся на покупку запасных частей, которые  даже в условиях рынка остаются дефицитными  при росте цен. Основной путь снижения себестоимости ремонта машин  – сокращение затрат на запасные части. Частично этого можно добиться  за счет бережного и грамотного выполнения разборки дефектации деталей. Однако главный  резерв – восстановление и повторное  использование изношенных деталей, так как себестоимость восстановления большинства деталей, как правило, не превышает 20…60 % цены новой деталей [4].

В связи с этим, целью  курсового проекта  является разработка технологического процесса восстановления рабочих органов почвообрабатывающих  машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

 

1. Характеристика детали и анализ возможных дефектов

 

К рабочим органам плугов относятся лемех, отвал, дисковый нож  и полевая доска. Лемех предназначен для подрезания пласта почвы снизу и вместе с отвалом отделения его с боку (от стенки борозды). Различают трапецеидальные и долотообразные лемеха. Их изготавливают из специальной лемешной стали Л-53 или Л-56. Нижнюю часть (лезвие) шириной 50..60 мм закаливают до твердости  НВ 444…500 [4].

К рабочим органам культиваторов  относятся лапы. В зависимости  от назначения их подразделяют на  следующие  типы: полольные  или плоскорежущие (односторонние или стрельчатые); универсальные (стрельчатые по форме), предназначенные для подрезания сорняков и крошения почвы; рыхлительные – долотообразные, оборотные и  копьевидные. На почвах, подверженных ветровой эрозии, применяют культиваторы – поскорезы-глубокорыхлители, рабочим органом которых служит лемех плоскорез [4].

Износ лемехов, культиваторных лап, ножей и других режущих деталей  проявляется главным образом  в ухудшении агротехнических  и в меньшей мере энергетических  показателей.

Изношенные рабочие органы почвообрабатывающих машин (лемех, лапа культиваторная, ножи плоскорезов) характеризуются затуплением и  изменением основных размеров: толщины  лезвия, ширины затылочной фаски.  У  лемеха в процессе работы появляется затылочная фаска шириной S под углом α к невзрыхленному слою почвы [2].

При дефектации лемехов и  культиваторных лап можно использовать три способа выявления дефектов [6]:

1. Наружный осмотр (выявляются явные дефекты – поломки, трещины, сколы);
2. Отстукивание (выявляют скрытые дефекты, ослабление болтов,  заклепок, трещины и так далее);
3. Измерение величины износа определяют универсальными средствами (штангенциркуль) и шаблонами.

 

В практике при дефектации лемехов и культиваторных лап  пользуются двумя показателями [4]:

- величиной затылочной  фаски S (Рис.1);

- толщиной лезвия h_z на расстояние Z=0,5 мм от вершины (Рис. 2).

 

 

Рис. 1. Схема изнашивания  и основные параметры лемеха.

S-ширина затылочной фаски;

α-задний угол; γ₀-угол клина.

Предельные значения показателей  затупления для одних и тех  же почворежущих деталей зависит  от физико-механических свойств почвы  и растительности и колеблются в широких пределах.

 

 

 

Рис.2. Определение толщины  лезвия культиваторной лапы

 

Характер изнашивания  лемеха зависит от типа обрабатываемой почвы. При вспашке тяжелых и  средних почв наиболее сильно изнашиваются носок и лезвие однородного лемеха. На лезвии образуется затылочная фаска  отрицательным задним углом α. При  работе такого лемеха почва, попадающая в клин между образовавшейся фаской и плотным невзрыхленным слоем  почвы, выдавливает лемех вверх, отчего глубина вспашки становится неравномерной. При затуплении лезвия до 3…4 мм тяговое сопротивление  плуга в процессе вспашки увеличивается  на 25%, а расход топлива возрастает на 6…8%. Наработка на один лемех на таких почвах составляет не более 8 га [6].

При вспашке песчаных и  супесчаных почв наиболее интенсивно изнашивается лицевая поверхность  лемеха, причем при увеличении влажности  изнашивание происходит быстрее. По данным машиноиспытательных станций, наработка на один лемех на таких почвах составляет 2…6 га [4].

В связи с таким характером изнашивания выбраковочные показатели для лемехов: при работе на глинистых  и суглинистых твердых почвах условная ширина затылочной фаски S=3…6 мм и ширина лемеха 90 мм; при работе на песчаной почве сквозное протирание лицевой (носовой) поверхности, ширина лемеха 90 мм.

Значение предельных показателей  изношенных лемехов и культиваторных лап  [2] приведены в таблицах 1 и 2.

 

Таблица 1

 

Предельные показатели изношенных лемехов, мм

 

Тип лемеха и условие работы	Ширина затылочной фаски	Ширина лемеха
Лемех трапециевидный -при работе на глинистой  и суглинистой почве -при работе на песчаной  почве	3…4   сквозное протирание	90   90
Лемех долотообразный самозатачивающийся, наплавленный твердым сплавом	толщина лемеха у отверстия 7 мм	90
Лемех самозатачивающийся с выдвижным долотом	толщина лемеха у отверстия 7 мм	90, износ наплавленного  слоя на долоте
Лемех предплужника	5..6	50

 

Таблица 2

Контролируемый размер лап  культиваторов, мм

 

Культиваторные лапы	Места замера	Номинальный	Допустимый
1	2	3	4
1	2	3	4
Стрельчатые универсальные	А Б В	270 31 175	260 22 155
Стрельчатые плоскорежущие	А Б В	260 45 65	250 35 55
Односторонние плоскорежущие	А Б В	165 40 100	150 30 75

 

Схема контроля параметров культиваторной лапы показана на Рис.3.

 

       

Рис. 3. Схема лап культиваторов  с контролируемыми размерами:

а – стрельчатой универсальной; б – стрельчато й плоскорежущей;

в – односторонней плоскорежущей.

 

Таким образом, к основным дефектам лемехов и культиваторных лап относят контролируемые параметры  – толщина лезвия. Основным дефектом является износ лезвия (принят в  КП).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Обзор существующих способов восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин

 

Для  восстановления рабочих  органов почвообрабатывающих машин  могут быть приняты следующие  способы [4], [1], [5]:

- наплавка порошковыми  проволоками;

- индукционная наплавка  в среде защитных газов;

- восстановление ремонтными  вставками;

- оттяжка лемеха;

- ручная наплавка;

- восстановление с помощью  накладок;

- газовая наплавка;

- наплавка твердых сплавов  (самозатачивание).

 

При восстановлении лемеха наплавкой порошковой проволокой     (Рис. 4) очень высокая производительность ( до 10...11кг/ч) при плотности тока 150...170 А/мм. Конструктивно проволока представляет собой металлическую трубку, внутри которой помещен порошок-шихта. Состав шихты определяет ее свойства и назначение. В состав входят газообразующие, шлакообразующие, легирующие, раскисляющие, ионизирующие и другие компоненты. Трубку изготовляют вальцовкой из малоуглеродистой ленты. Наиболее распространены проволоки сплошного (а) и трубчатого сечений. Однако при горении дуги шихта отстает в расплавлении от оболочки, что ухудшает защиту и свойства наплавленного металла.

Для того чтобы повысить электропроводность шихты, в нее  следует добавлять до 30% железного порошка или разделить сердечник на части металлическими перегородками, электрически связанные с ее оболочкой. В процессе наплавки    наиболее часто используют проволоки диаметром 2,0...3,2 мм. В качестве дополнительной защиты служит сварочный углекислый газ. Кроме того, можно применять флюсы АН-8, АН-20 или АН-348А и ОСЦ-45.

Проволоку наплавляют с помощью автоматов и шланговых полуавтоматов, применяемых для наплавки под слоем флюса и СО . Источниками питания могут быть сварочные преобразователи и выпрямители с жесткой внешней характеристикой. [4]

Рис. 4. Виды порошковых проволок

а - проволока сплошного  сечения; б – проволока трубчатого сечения.

 

При индукционной наплавке (Рис. 5) на поверхность детали наносится специальная шихта, состоящая из металлического порошка различного состава и флюсов. Деталь помещают в поле индуктора высокочастотной установки. Ток высокой частоты, проходящей через индуктор 1, наводит в поверхностном слое детали вихревые токи, в результате чего деталь нагревается. Шихта, расположенная между индуктором и нагреваемой поверхностью детали 4,из-за высокого электрического сопротивления слабо взаимодействует с переменным электромагнитным полем. Шихта нагревается путем теплопередачи от поверхности нагреваемой детали. Температура плавления шихты должна быть на 100..150°С ниже температуры плавления металла, а скорость нагрева поверхности детали - выше скорости теплоотвода в глубину детали.

При нагреве флюс расплавляется. Он вступает во взаимодействие с оксидными пленками на поверхности порошка и детали 4, восстанавливает их с образованием чистого металла и шлаков, которые всплывают на поверхность жидкого сплава 6. После прекращения нагрева формируется наплавленный слой и начинается кристаллизация металл, сопровождаемая активными диффузионными процессами. [4]

Рис. 5. Индукционная наплавка

а - начало процесса; б - окончание процесса; 1-индуктор ТВЧ; 2-частицы наплавляемого сплава; 3-частицы флюса; 4-деталь; 5-слой жидкого флюса; 6-жидкий присадочный сплав.

 

Ремонт лемехов заменой  изношенной части [4] (Рис. 6) заключается в том, что изношенное лезвие обрубают и к лемеху приваривают вставку из клинового проката ремонтного профиля 30Р, 50Р и 85Р.Существует несколько вариантов восстановление лемехов этим способом:

 1) Предусматривают отжиг долотообразного лемеха при температуре 860°С, правку его в горячем состоянии на прессе и одновременно обрубку изношенной части. Лезвие обрубают на расстояние 90 мм от спинки лемеха параллельно ей, а носок - под некоторым углом. Затем на прессе вырубают вставку для лезвия из клинового проката. Вставки приваривают к лемеху дуговой сваркой и наплавляют на них с тыльной стороны твердосплавный порошок;

2) Для повышения прочности  лемеха предложено изготовлять  вставку носка меньшего размера  из клинового проката профиля 50Р и обрубать лемех по прямой на всю длину. Это упрощает штампы для правки и обрубки лемеха и процесса его сварки.

 

 

Рис. 6. Восстановление ремонтными вставками